近日，華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院張博威特聘研究員與華中科技大學(xué)楊旋教授合作，在Nature子刊自然通訊（Nature Communications）上發(fā)表了題為“Elucidating the structure-stability relationship of Cu single-atomcatalysts using operando surface-enhanced infrared absorption spectroscopy"的研究論文，在線報(bào)道了該課題組在Cu單原子在的結(jié)構(gòu)-穩(wěn)定性關(guān)系研究方面的進(jìn)展，為單原子催化傳感的結(jié)構(gòu)-穩(wěn)定性調(diào)控提供了指導(dǎo)性方法。

隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，化石燃料的大規(guī)模利用釋放了大量的溫室氣體CO 2，造成了海洋酸化和氣候變化等嚴(yán)重問(wèn)題。傳感器的廣泛使用對(duì)于監(jiān)控和確保我們的正常工作和生活是的。近年來(lái)，單原子催化劑（SACs）因其優(yōu)異的催化活性和選擇性而被認(rèn)為是化學(xué)傳感領(lǐng)域理想的敏感材料。然而，伴隨著尺寸減小帶來(lái)的表面自由能的升高，易導(dǎo)致單原子在反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生團(tuán)聚而降低其穩(wěn)定性。盡管研究人員已經(jīng)對(duì)SACs的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了廣泛探索，但其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)-穩(wěn)定性關(guān)系仍然缺乏。

為了解決上述的科學(xué)問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)利用原位衰減全反射表面增強(qiáng)紅外吸收光譜（ATR-SEIRAS）定量監(jiān)測(cè)Cu單原子SACs在的催化演變過(guò)程。Cu SACs在催化過(guò)程中通過(guò)重構(gòu)過(guò)程轉(zhuǎn)化為2 nm的Cu納米顆粒。由于配位差異，Cu SACs的演化速率高度依賴(lài)于催化劑的底物。密度泛函理論計(jì)算表明，Cu SACs的穩(wěn)定性高度依賴(lài)于它們的形成能，這可以通過(guò)控制Cu位點(diǎn)與底物之間的親和力來(lái)控制。這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了OperandoATR-SEIRAS的使用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)期應(yīng)用的結(jié)構(gòu)-穩(wěn)定性關(guān)系機(jī)理的理解。

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